|
|
Nanostructures for advanced plasmonic applications
Kejík, Lukáš ; Brzobohatý,, Oto (referee) ; Dostálek,, Jakub (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Plazmonika, charakterizovaná spojením oscilací volných elektronů v kovech s elektromagnetickými vlnami, se dostala do popředí s pokroky v nanotechnologiích. Tato synergie vede k pozoruhodným vlastnostem objektů v nanoměřítku, vyznačujících se lokalizovaným a zesíleným elektromagnetickým polem. Tyto vlastnosti umožňují širokou škálu aplikací nanostruktur, zahrnujících biodetekci, zesilování emise, získávání solární energie a náhrazování optických komponent. Tato dizertační práce je zaměřena na aplikace plazmonických nanostruktur, primárně na plošné optické komponenty známé jako metapovrchy. Kromě toho zkoumá jejich použití ve fotokatalytických aplikacích, využívajících energetické horké nosiče náboje generované prostřednictvím plazmoniky. Dizertační práce začíná úvodem do teoretických základů plazmoniky, zdůrazněním klíčových parametrů řídících plazmonické vlastnosti a přehledem jejích nejpřesvědčivějších aplikací. Následně obsahuje čtyři experimentální části, které ukazují využití plazmonických nanostruktur pro různé účely, včetně ovládání fáze světla, dynamických metapovrchů, zkoumání efektů vnitřní krystalinity a využití horkých nosičů náboje ve fotoelektrochemických systémech. Tyto studie spojuje využití pokročilých nebo méně konvenčních materiálů, jako je oxid vanadičný nebo dichalkogenidy přechodných kovů, v oblasti plazmoniky a nanotechnologií.
|
|
|
Study of Properties of Surface Plasmon Polariton by Using Scanning Near-Field Optical Microscopy
Neuman, Tomáš ; Kalousek, Radek (referee) ; Dvořák, Petr (advisor)
This bachelor`s thesis deals with the study of properties of surface plasmon polaritons (SPPs) propagating along the metal - dielectric interface. The interference of SPPs was experimentally examined by a scanning near-field optical microscope (SNOM) on plasmonic structures prepared by focused ion beam (FIB) etching. Interference patterns caused by SPPs propagating from prepared excitation slits were observed. Detected interference patterns were theoretically discussed. Finally, the sensitivity of the SPP coupling on the polarization of the excitation laser beam was experimentally confirmed.
|
|
|
Plasmon enhanced photoluminescence
Édes, Zoltán ; Kůsová,, Kateřina (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Diplomová práce se zabývá fotoluminiscencí polovodičových materiálů zesílené plazmonovými polaritony. Je popsána základní teorie interakce mezi lokalizovanými povrchovými plazmonovými polaritony a fotoluminiscenčními látkami. Dva mechanismy, které mohou vést k fotoluminiscenci zesílené plazmonovými polaritony jsou diskutovány. Následně je popsán návrh aparatury pro měření fotoluminiscence a způsob její realizace. Funkčnost aparatury je ověřena měřením fotoluminiscenčních spekter objemového GaN, nanokrystalického Si a CdTe kvantových teček. Nakonec je zkoumána metoda přípravy vzorků sestávajících z kovových nanokuliček a fotoluminiscenčně aktívních CdTe kvantových teček.
|
|
|
Strong coupling in plasmonic antennas
Beneš, Adam ; Křápek, Vlastimil (referee) ; Kejík, Lukáš (advisor)
Localized surface plasmons generated by ilumination of metallic nanostructures focuses light into nanoscale regions where it can interacts with other nanoobjects nearby. This bachelor's thesis focuses on fabrication of plasmonic antennas suitable for strong coupling with non-conductive or semiconductor nanostructures such as dye molecules or quantum dots in visible range. At first we put forward some theoretical background and summary of strong coupling systems. In the main section we describe process of fabrication and characterization of plasmonics antennas as well as deposition methods for emitors. Lastly, we study interactions in our systems using spectroscopic measurements and strong coupling is realized using FDTD simulations.
|
|
|
Semianalytical approach to simulations in nanophotonics
Hrtoň, Martin ; Hohenester, Ulrich (referee) ; Aizpurua, Javier (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Numerické simulace se staly nedílnou součástí procesu navrhování v nanofotonice, což nevyhnutelně vedlo k vývoji softwaru specializovaného pro tento úkol. Ačkoli je zde celá řada komerčně dostupných produktů, mnohé aplikace vyžadují datovou analýzu, která překračuje standardní výbavu těchto nástrojů. Zpracování výsledků simulací je těžištěm této práce, kdy důraz je kladen zejména na vývoj semianalytických modelů ušitých na míru jednotlivým experimentům. Spolu s lepší shodou mezi teorií a měřeními tyto modely poskytují také cenný vhled do studovaných fyzikálních procesů. Hlavní část této práce je věnována plazmonicky zesílené elektronové paramagnetické rezonanci (PE EPR), nové metodě využívající kovové antény pro zesílení interakce mezi zářením a materiály s magnetickými přechody mezi spinovými stavy. Jsou zde objasněny základní principy řídící tento jev a představen model umožňující rychlou optimalizaci polí antén pro PE EPR spektroskopii tenkých vrstev. Zvláštní pozornost je pak věnována roli indukovaného proudu a možnostem, které nabízí při projekcích do dalekého pole nebo počítání elektromagnetické interakce mezi objekty. Toto je dále demonstrováno na několika aplikacích, jmenovitě fázovém zobrazování metapovrchů pomocí koherencí řízeného holografického mikroskopu, designu optického prvku pro generování pole svazků na bázi metapovrchu a multipólové analýze elektromagnetických vln emitovaných objekty nacházejícími se uvnitř multivrstvy.
|
|
| |
|
|
Surface Plasmon Resonances on Colloidal Nanoparticles
Beránek, Jiří ; Brzobohatý,, Oto (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
The presented diploma thesis is focused on the Localized Surface Plasmons (LSP). The far-field optical response of the colloidal solutions of gold nanoparticles caused by LSP was investigated and compared with the numerical calculations. For the simulations, the Discrete Dipole Approximation (DDA) and Finite-Difference Time Domain (FDTD) techniques were employed. In particular, the shape and size effects of spherical particles and nanorods were studied. The simulations performed by both methods are in a good agreement for the spheres. For the nanorods, the resonance was found to be affected markedly by their geometry. Also, broader resonance peaks were found. This effect was assigned to the sample size distribution and its influence is discussed by comparing the simulations with experiments. In addition, synthesis of nanorods was carried out as well. Finally, the results on the study of optical properties of silver clusters formed under equilibrium conditions are presented.
|
|
|
Fabrication and characterization of plasmonic nanostructures
Bačo, Ondřej ; Kvapil, Michal (referee) ; Dvořák, Petr (advisor)
This bachelor thesis deals with fabrication and characterization of plasmonic nanostructures. Graphene on a doped silicon substrate with a 285 nm thick layer of silicon dioxide was used for fabrication of these structures. Graphene ribbons with width in the order of hundreds of nanometers were prepared using electron beam lithography (EBL) and reactive ion etching (RIE). Steps in fabrication process were monitored utilizing optical and atomic force microscopy (AFM). Prepared graphene nanostructures were characterized with scanning electron microscope (SEM) and Fourier transform infrared spectrometer (FTIR).
|
|
|
Plasmonically active electrochemical electrodes based on tungsten disulfide nanotubes decorated with gold nanoparticles
Salajková, Zita ; Daňhel,, Aleš (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
When an electromagnetic wave illuminates metal nanostructure under right circumstances, it can couple to the motion of electrons and thus give rise to so-called LSPR. When these collective oscillations non-radiatively decay, they excite charge carriers that can have, for a short moment of time, highly non-thermal energy distribution. These so-called "hot" electrons and holes can then take part in photochemical applications, e.g. in reactions on photoactive electrodes where hot electrons act as catalysts. Gold nanoparticles seem to be a good candidate for fabrication of such electrodes because they exhibit resonantly enhanced absorption due to plasmon excitation in the visible and near infrared spectral range, which could make the solar energy harvesting more efficient. In this work we present electrohemical experiments that should help to clarify the underlying principles of photochemical reactions involving hot electrons. Our model system consists of indium tin oxide electrodes covered with tungsten disulphide nanotubes that were previously decorated by gold nanoparticles. By comparing the results of chronoamperometric measurements on individual components of this system it was shown that excitation of plasmonic nanoparticles indeed leads to photocurrents and that electrochemical methods can serve as a valuable tool for analysis of photochemical reactions catalyzed by hot electrons.
|
|
|
Optical properties of infrared plasmonic antennas fabricated by FIB technique
Biolek, Vladimír ; Dvořák, Petr (referee) ; Kvapil, Michal (advisor)
The bachelor thesis deals with plasmonic nanostructures for mid-infrared region of electromagnetic spectrum. In the first part, there are discussed theoretical description of electromagnetic field and description of properties of plasmonic nanostructures. Then the manufacturing methods of the plasmonic nanostructures for mid-infrared region of electromagnetic spectrum are discussed using focused ion beam, and measurement of these nanostructures are discussed using Fourier transform-infrared spectroscopy.
|
guest ::
